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國小組

蟻束光陰

平時我們總是會在各個角落看到螞蟻成群結隊的行走,牠們依靠彼此的觸角不斷溝通,彼此各司其職,建構出小型社會。深入觀察後,我們發現牠們似乎能夠敏銳地感知光線的方向。讓我們想進一步了解光線對牠們的行進路線是否會有影響,於是,我們展開了一系列實驗,探討不同環境及不同偏振光對螞蟻行進路線的影響。 此次實驗我們選用希氏巨山蟻及大黑巨山蟻分別進行環境測試、習性測試及偏光實驗,藉以探討螞蟻在黑、白兩種路徑上的偏好,以及在生長燈下旋轉偏光片改變不同偏振光,進而探討對螞蟻行進方向的影響。 研究結果顯示,在黑、白兩種環境中,螞蟻更偏好行走在黑色的環境,同時,我們也觀察到改變偏振光會對螞蟻的行進路線產生影響。

「囊囊」上口-新型水膠囊之研發

本研究首創「新型真雙層膜水膠囊」製法:「先製膜再裝水」改良舊式「冰式水膠囊」的限制和缺點,並發現最佳製作濃度為3.0%海藻酸鈉與1.0%氯化鈣溶液組合。此組合製成的水膠囊耐重力為1830gw,是冰式水膠囊的 4 倍之多,耐拉力755.8gw、耐摔力188cm,都遠優於舊式水膠囊,TDS 總溶解固體量19.6mg/L,符合飲用水標準,且其抗穿刺力測試明顯優於市售手搖杯的封膜。至於耐冷熱測試,可耐冷至-18oC、耐熱至100 oC,非常適合冷熱飲之應用。尤其是國內首創之「創意形體膠囊」–三角體膠囊及方形體膠囊的開發,成功包裹各種飲料、佐料與防疫用品。我們的新型水膠囊,無論在雙層膜的創意設計、性質、形體及應用各方面,都提供食品「囊囊上口」、生活環保減塑新契機。

皮革的泡澡攻略

在這次的研究中我們嘗試採用植物染的方式來染皮革,因文獻中並沒有皮革植物染的相關資料可以參照,我們參考動物性材質的布料如蠶絲、羊毛的相關文獻來設計實驗,染劑則選用天然的中藥茜草與山梔子。 研究中發現與染布不同的是,染皮革時要加入滲透液才能讓顏色更均勻附著在皮革上。而加入不同的媒染劑,可以變化染出來的皮革顏色,明礬會讓染劑在皮革上顏色變得更鮮豔;加入醋酸銅染出的皮革變成咖啡色;醋酸鐵會讓皮革顏色偏黑。浸泡時間的長短也會影響皮革的顏色變化,溫度也會影響皮革呈色,我們將變化依次紀錄,找出規律,從而在皮革上染出想要的顏色,最後塗抹表面處理劑防止氧化褪色,並配合皮革工藝製作出兼具美觀與實用的皮革文創商品。

等一下!第一名的結論對嗎?-有關凹陷乒乓球如何復原的研究

59屆國展國小組物理科第一名作品提到「球殼內空氣受熱膨脹而造成的壓力增加效果,對凹陷乒乓球的復原產生極小的作用」。實際經驗:凹陷乒乓球一旦有孔就無法遇熱復原,所以想確認實驗。 用自製壓球器確保凹陷的深度與形狀後,確認相同凹陷乒乓球遇熱後沒孔的球可復原,有孔的則不能。利用自製氣壓計確認了59小物作品中球殼內部空氣受熱產生的壓力被嚴重低估、讓凹陷乒乓球恢復所需壓力被高估。 我們重要實驗的結論有二,第一:「氣體受熱膨脹是讓本研究中凹陷乒乓球復原的重要原因」此與59小物的結論不同。第二:我們體驗到同稱作"凹陷乒乓球",差異可能非常大(材質、厚薄、凹陷形狀…),因此還是可能在某些狀況下59小物觀察的現象存在。

咖啡濃度的密碼

想藉科展來自製方便準確的濃度咖啡機。 市售即溶咖啡粉經本研究顯示:(1)咖啡濃度越高測紙殘留色越深。濃度>6.542%達飽和。(2)咖啡溶水呈弱酸,pH與咖啡濃度呈負相關。廠建議濃度1.32%其pH為4.94。pH<4.57時不易判別濃度為不全面的濃度測法。(3)電導度與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其電導度為110mho/cm。電導度在中高水溫時不穩定且無法判斷飽和為不優濃度測法。(4)TDS與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其TDS為600 PPM為可行濃度測法。(5)光敏電阻反應電壓與咖啡濃度呈負相關。建議濃度1.32%其反應電壓為0.32V為可行濃度測法。(6)TDS與水溫呈正相關、光敏電阻反應電壓與水溫呈負相關。(7)運用光敏電阻反應電壓來自製咖啡濃度控制器是可行,準確率約為82~97%。

生物除草劑初探

本研究以五節芒為研究對象,以水為萃取溶劑,取五節芒葉、莖、根、根部土圈等不同部位進行萃取,區分新鮮植株、乾燥植株、割除後生長五天之新鮮植株、割除後生長五天之植株經乾燥處理等四大實驗,合計112個小實驗,以陸生雜草大花咸豐草和水生雜草稗草為受測對象。研究發現將五節芒割除後生長五天之新鮮植株和乾燥植株,葉、莖的水萃取液對大花咸豐草和稗草的種子發芽、植株生長、根部生長有強烈抑制作用。可取五節芒新鮮葉子加水(重量比,葉:水= 1: 2 ),以果汁機打碎研磨萃取,獲得的水提取物,即為【生物除草劑】,可用於田間,進行雜草控制。

花現祕蜜-非洲鳳仙花之花外蜜腺觀察研究

三年級的時候學到植物時,知道花朵會分泌花蜜吸引昆蟲來授粉,但鮮少人知道其實有些植物不只有花朵會分泌花蜜,其他構造也有可能會分泌蜜露,我們稱之為花外蜜腺,在偶然機會下,意外發現非洲鳳仙花具有花外蜜腺,因為好奇所以開始研究並觀察非洲鳳仙花花外蜜腺的著生位置、外觀,觀察發現花外蜜腺蜜露都出現在葉柄葉緣處1-2對,昆蟲以螞蟻會到訪採蜜居多,還發現泌蜜狀況與天氣有相關聯性,最後更利用本氏液檢測發現花外蜜腺蜜露與非洲鳳仙花花蜜間含糖濃度的差異非常大,花外蜜腺蜜露非常甜,想必如此甜才能夠吸引螞蟻來趕走蚜蟲保護非洲鳳仙花,而這也就是非洲鳳仙花有花外蜜腺的目的。

「船」到橋頭自然直~探討水道船的船速變化

長400公尺,寬59公尺的長賜號(Ever Given)在寬265公尺的蘇伊士運河航行,因偏離軌道而擱淺6天,和岸壁效應有關嗎?在【力與運動】中,學到物體受外力時,運動狀態可能會發生改變。我們透過船速變化來分析螺旋槳的推進力與水的阻力。本研究設計一艘可以遠程遙控並調節3段速度的水道船。且在靜止無風的水面上,利用智慧光閘(smart gate)內建的雷射開關檢測器測量船速,以獲得精確數據。研究發現鈍圓船艏,在水道深度與船的吃水線比值大於4;水道寬度與船的寬度比值大於2.5的情況下,船速不會受到影響。當船速增加,水的阻力也會跟著增加,船隻偏離軌道的情形越嚴重。建議進入狹窄水域的船隻減速航行,可以降低船的動量和慣性,更好操控,也能減少岸壁效應的發生。

忘「黏」之「膠」—光柵壓印對乾式膠帶效果之研究

因為對壁虎攀爬能力有興趣,我們決定研究不黏手的乾式膠帶!藉由自製穩定施力的檢測裝置,進行乾式膠帶作法和變因探討。 我們發現矽膠最適合製作乾式膠帶,壓印板推薦柵欄結構的光柵。當光柵刻線密度越密,剪切力越大!1000條光柵乾式膠帶(剪切力853 g/cm2)是市售奈米膠帶的2.75倍! 矽膠壓印可達到1µm單位,我們稱為「微米壓印」,是小學生就能使用的技術! 光柵形狀會影響剪切力!訂製光柵太昂貴,我們藉由雷雕「模擬低密度光柵」形狀。 推薦橫向、同心圓及正六邊形,形狀越小越密,剪切力越大。 我們研發出7099和台AB光柵乾式膠帶,擁有不黏手、無殘膠、易剝離、單雙面皆可用、彩虹光澤特性,水洗能恢復黏性、還能當作光柵及二次壓印光柵,具有推廣價值。

「墨」世不忘~天然鐵膽墨水之製作與最適化探討

本研究旨在加入五倍子、綠茶等天然材料以製作環境親和力高之鐵膽墨水。將自製墨水分為三代製作,以色差儀與軟體ImageJ測量顏色,找出最適化比例。綜合所有測量數據,自製墨水之最適化比例為五倍子100公克,水80毫升,硫酸亞鐵2公克,阿拉伯膠2公克,丙酮1.5毫升者,其特點如下: 1. 添加愈多五倍子,其顏色愈深,添加100公克五倍子K值為99%;市售墨水K值為95%。 2. 墨水加入丙酮,具有乾燥速度跟市售墨水相同及顏色變化微小的特點。 3. 五倍子墨水遇水不易暈染;單寧酸粉及市售墨水較無法防水。 4. 自製墨水顏色受日曬影響較小;市售墨水受影響較大。 5. 五倍子墨水筆跡較市售墨水具有良好的保存效果。